ما هي الفروقات الرئيسية بين شبكات 4G و 5G؟

 

الاتصال في الحياة اليومية | يقولون إن التكنولوجيا في متناول أيدينا. لقد شهدت شبكات الهاتف المحمول من أجيال 1G إلى 5G كل منها يحمل جزءًا من الثورات المتعلقة بالسرعة وعرض النطاق الترددي وتجربة المستخدم وما إلى ذلك. ربما يكون التغيير الأكبر هو الانتقال من 4G إلى 5G، ولكن ما هي الاختلافات بين شبكات 4G وشبكات 5G؟ سنناقش أهم الاختلافات بين 4G و5G عبر عدة معايير: السرعة، ووقت الاستجابة، وعرض النطاق الترددي، وسعة الشبكة، وحالات الاستخدام، والبنية الأساسية.

السرعة: 5G أسرع بكثير من 4G

أحد أكبر الفروق بين شبكات 4G و5G هو السرعة. من الناحية النظرية، يمكن لشبكات 4G LTE تحقيق سرعات تتراوح بين 100 ميجابت في الثانية و1 جيجابت في الثانية في ظل ظروف مثالية، بينما تم تصميم شبكات 5G لتقديم سرعات تبلغ 10 جيجابت في الثانية وما فوق. وبهذا، قد تكون السرعات أسرع بمئة مرة من 4G، مما يسهل التنزيلات شبه الفورية والبث السلس للوسائط عالية الدقة.

وهذا يسمح لشبكة الجيل الخامس باستخدام الموجات المليمترية عالية التردد (mmWave) للحصول على سعة أكبر وسرعات أعلى من شبكات الجيل الرابع. والمشكلة هي أن النطاق والبنية الأساسية اللازمين للحفاظ على سرعات الموجات المليمترية لشبكات الجيل الخامس أكبر بكثير مما كانت عليه في أي وقت مضى لكي تعمل شبكات الجيل الرابع بشكل فعال، وهذا أعاق حقًا هذه الشبكات الجديدة.

زمن الوصول: يتمتع الجيل الخامس بزمن وصول منخفض للغاية

بعبارة أخرى، زمن الوصول هو الوقت الذي انقضى بين إرسال رسالة واستلام رد. يبلغ زمن الوصول لشبكة الجيل الرابع حوالي 30-50 مللي ثانية في المتوسط. ورغم أن هذا الوقت سريع للغاية، إلا أنه لا يناسب التطبيقات التي تتطلب استجابة في الوقت الفعلي مثل الألعاب والواقع الافتراضي والقيادة الذاتية.

تقلل تقنية الجيل الخامس من مستوى التأخير إلى ميلي ثانية واحدة لتمكين الاتصال في الوقت الفعلي تقريبًا. يعد التأخير المنخفض للغاية أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات مثل الجراحة عن بعد والأتمتة الصناعية وأنظمة النقل الذكية، حيث يمكن أن يكون حتى التأخير الصغير كارثيًا.

السرعة: الجيل الخامس أسرع وينقل المزيد من البيانات

إن العدد المتزايد من الأجهزة المتصلة يمكن أن يشكل تحديًا كبيرًا للازدحام في شبكة الجيل الرابع. والآن تواجه تقنية الجيل الرابع LTE (التطور طويل الأمد) حاليًا التحدي الرئيسي المتمثل في الحفاظ على عدد كبير من الاتصالات المتزامنة.

تدعم تقنية الجيل الخامس كثافة أعلى بكثير من الأجهزة المتصلة لكل كيلومتر مربع. كما تستخدم تقنيات متقدمة مثل تقنية MIMO (مدخلات متعددة ومخرجات متعددة) واسعة النطاق، والتي تمكن من إرسال عدة إشارات في وقت واحد عن طريق تراكبها وتوجيهها بزوايا مختلفة، مما يوفر دفعة إضافية لقدرة الشبكة. وهذا هو السبب في أن تقنية الجيل الخامس قادرة على تلبية احتياجات ملايين أجهزة إنترنت الأشياء، وبالتالي فهي العمود الفقري للمدن الذكية والسيارات المتصلة وأتمتة الصناعة.

في البنية التحتية للجيل القادم، تحتاج تقنية الجيل الخامس إلى:

الفرق الكبير الآخر بين 4G و5G هو بنية الشبكة. >>() يعمل تنفيذ 4G بشكل أساسي تحت برج كبير بمساحات واسعة توفر الاتصال عن بعد. وعلى الرغم من أنه يعمل، إلا أنه يتسبب في ازدحام الشبكة وإبطاء سرعات الاتصال في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية.

شبكات الجيل الخامس هي مزيج من أبراج الماكرو ومحطات الخلايا الصغيرة. الخلايا الصغيرة هي محطات أساسية منخفضة الطاقة موزعة على مسافات قصيرة في البيئات الحضرية لزيادة التغطية والقدرة. ونظرًا للمدى القصير لإشارات الموجات المليمترية عالية التردد، تساعد هذه الخلايا الصغيرة في توفير التغطية في البيئات عالية الكثافة. بالإضافة إلى ذلك، تمكن شبكات الجيل الخامس من تقسيم الشبكة، وهي طريقة تسمح للمشغلين بإنشاء شبكات افتراضية متعددة في شبكة مادية واحدة. وهنا سيكون كل شيء عن خدمات محددة للتطبيقات وعالية الإنتاجية ومنخفضة الكمون والتي يمكن توفيرها أثناء التنقل، مع التركيز على URLLC (اتصالات فائقة الموثوقية ومنخفضة الكمون لسيارتي ذاتية القيادة!) أو eMBB (النطاق العريض المحمول المحسن لبث محتوى Netflix) ليصبح الحل الوحيد الذي يناسب الجميع عند التفاوض عليه في الهواء.

5G: مزيد من الكفاءة للجميع

مع استمرار زيادة متطلبات البيانات، أصبح استهلاك الطاقة جانبًا رئيسيًا من جوانب شبكات الهاتف المحمول؛ على سبيل المثال، أحد الأسباب التي تجعل شبكات 4G تحتاج إلى الطاقة هو مساحة التغطية الكبيرة والمعدات المستخدمة لإرسال إشارة لمسافات طويلة.

تم تصميم هذه الشبكات خصيصًا لتعزيز كفاءة الطاقة، وهي تستخدم تقنيات إدارة الطاقة المتقدمة لتقليل استهلاك الطاقة، وإطالة عمر بطارية الأجهزة الطرفية وخفض تكلفة التشغيل لمشغلي الشبكة. تجعل هذه الكفاءة المحسنة من الجيل الخامس إجابة قابلة للتطبيق لمتطلبات الاتصال المستقبلية.

الجيل الخامس (5G)/استمتع بالطريق 66: حالات الاستخدام

لقد أتاحت شبكات الجيل الرابع إمكانية الوصول إلى النطاق العريض عبر الهاتف المحمول، مما جعل الوصول عالي السرعة إلى الإنترنت، وبث مقاطع الفيديو، ووسائل التواصل الاجتماعي ممكنًا، وبالطبع، فإن إمكانات الجيل الخامس في خلق فئات جديدة تمامًا من التطبيقات المبتكرة هائلة. دعونا نستكشف بعض حالات الاستخدام الحرجة للجيل الخامس:

المركبات ذاتية القيادة: تتيح تقنية الجيل الخامس التفاعل في الوقت الفعلي بين السيارات وإشارات المرور والبنية الأساسية، وذلك بفضل زمن الوصول المنخفض للغاية والاتصال عالي السرعة. وهذا من شأنه أن يعزز السلامة على الطرق ويقلل من الحوادث.

المدن الذكية:  تتيح تقنية الجيل الخامس نشر إنترنت الأشياء على نطاق واسع، وتُستخدم لإدارة أنظمة المرور الذكية وأنظمة إدارة النفايات والطاقة في المدن الذكية.

تتبع صحة المريض في الوقت الفعلي: تسمح تقنية الجيل الخامس للأطباء بإجراء العمليات الجراحية عن بعد باستخدام أذرع آلية، مما يسمح للمريض بمراقبة صحته في الوقت الفعلي باستخدام الأجهزة القابلة للارتداء.

الواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR): يتيح زمن الوصول المنخفض والنطاق الترددي العالي الذي توفره تقنية الجيل الخامس تجربة AR/VR سلسة تعمل على تحويل قطاعات الألعاب والتعلم والتدريب.

الأتمتة الصناعية: تمكن تقنية 5D من مراقبة الأجهزة والتحكم فيها في الوقت الفعلي بحيث يمكن تحقيق أتمتة المصنع وبالتالي تحسين الكفاءة.

خاتمة

هناك تطورات هائلة في الاتصالات اللاسلكية من 4G إلى 5G. مع ميزات مثل مزيج السرعة العالية، والكمون المنخفض للغاية، والسعة المكبرة، وكفاءة الطاقة، فإن تقنية 5G هي عامل تغيير لديه القدرة على إحداث ثورة في الصناعات بأكملها وإعادة تعريف الطريقة التي نتفاعل بها مع التكنولوجيا؛ تعد التكنولوجيا الزراعية، والمنازل الذكية، والمركبات المتصلة، والتكنولوجيا الصحية، والأتمتة الصناعية من بين ابتكارات تقنية 5G. على الرغم من أن 4G هي تقنية شبكة قوية تغطي مجموعة واسعة من حالات الاستخدام، فإن 5G ستمكن من فرص جديدة تتراوح من المدن الذكية إلى السيارات ذاتية القيادة. مع بناء 5G في جميع أنحاء العالم، فمن المرجح أن يكون لدينا أسرع وأذكى وأفضل اتصال على الإطلاق للمستقبل.

---